坡面薄层水流水力特性与明渠水流不同,基于传统明渠水力学基本理论分析结果误差较大。坡面薄层水流水力特性研究日益得到重视。但高精度量测结果较少。本文以变坡水槽为试验模型,基于粒子成像速度场仪（PIV）进行薄层水流水力特性试验,为理论分析提供技术支持。针对五种坡度、五种流量、两种糙度进行正交试验,量测特征截面垂向流速,分析垂向分布特性,确定层紊流判别;计算对应特征截面垂线平均雷诺数、弗劳德数,定性分析了各水力参数间的关系;分析湍动能k及湍动能耗散率ε的变化,得出以下主要结论:（1）对待测区域各向流速特征进行系统研究分析,得出水流流过待测区域水深在30 mm以下时,垂线流速分布曲线呈抛物线分布为层流,用二次函数拟合,拟合值最高;水深大于30 mm时垂线流速分布曲线呈指对数曲线为紊流,用指对数函数拟合,拟合值最高,这与雷诺数判别层紊流基本相符。（2）考虑边壁效应,垂线平均流速比断面平均流速更能体现流场变化特征;建议坡面薄层水流采用垂线平均流速对应雷诺数判别流态;流入流量越大,水流的流速就越大,即而引起湍动能的增大,湍动能耗散率也增大。（3）基于进水流量为0.91 m3/h～18.98m3/h、5种坡度（1°、2°、3°、4°、5°）、两种粗糙度（绝对粗糙度ks为0和5 mm）试验结果,得出雷诺数Re和弗劳德数Fr均与流量呈正相关,水流流速与粗糙度呈负相关,雷诺数Re随粗糙度的增大而减小,水流流速与坡度呈正相关。随坡度的增加,流速呈增大的趋势。在无粗糙度时,水流流速随坡度的增大逐渐增大,在有粗糙度时水流流速随坡度的增大也在逐步增加,但增幅较小。